JP2006019912A - Method for manufacturing surface acoustic wave element and photomask therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は例えば弾性表面波装置を構成する弾性表面波素子の電極形成に関するものである。 The present invention relates to the formation of an electrode of a surface acoustic wave element constituting, for example, a surface acoustic wave device.
昨今の移動体通信機や携帯電話は形態的にも機能的にも高度な構造と仕様の要求が進み、これに使用される弾性表面波装置に関しては、弾性表面波装置自体の小型化及び、低背化といった形態への対応と、小型でありながら従来と変わらないフィルタ仕様対応が望まれている。更に最近では、通話回線数を多数にし高密度の通信回線の要求もあることから、通話信号を伝送する送受信周波数を精度良く分割する機能部品のフィルタ機能にも高度な仕様の要求が迫られている。 Recent mobile communication devices and mobile phones are increasingly required to have advanced structures and specifications in terms of form and function. Regarding the surface acoustic wave device used for this, the surface acoustic wave device itself is downsized and Correspondence to forms such as low profile and filter specifications that are small but not different from conventional ones are desired. More recently, there is a demand for high-density communication lines with a large number of communication lines, and there is an urgent need for advanced specifications for the filter function of functional parts that accurately divide transmission and reception frequencies for transmitting call signals. Yes.
上述の送受信信号のフィルタリングに関して、移動体通信等の分野では弾性表面波を利用した帯域フィルタとしての弾性表面波装置が用いられるようになっている。このような分野の弾性表面波装置は、非常に高性能な帯域特性が求められ、特に、帯域外において大きく減衰するような減衰特性が求められ、更には製品単価を安価にするために安定して量産できる環境も必要とされている。 Regarding the above-described filtering of transmitted / received signals, a surface acoustic wave device as a bandpass filter using surface acoustic waves is used in the field of mobile communication and the like. Surface acoustic wave devices in such fields are required to have extremely high-performance band characteristics, in particular, to have attenuation characteristics that greatly attenuate outside the band, and are stable in order to reduce the unit price of the product. There is also a need for an environment that enables mass production.
弾性表面波装置に組み込まれる主要部品である弾性表面波素子は、圧電基板の表面をバルク波を伝搬させフィルタリング特性を実現することから、圧電基板上に形成する電極材料は一般的にアルミなどの軽金属が用いられ、電極の形成方法のひとつとしては、圧電基板の表面にレジストを設け、次にこの圧電基板の表面上にフォトマスクを設けて表面のレジストを露光処理し、エッチング処理を行ういわゆる、フォトリソーグラフィー法を用いて圧電基板の主面、表面に電極を形成している。
前述の電極形成工程の一部を挙げると、上記のようなフォトレジストとフォトマスクとによる製造工程では、フォトマスクと圧電基板とを密着し、その状態で露光(UV:紫外線を照射)する工程が取られている。一般的なフォトマスクと圧電基板とを密着状態にして電極パターンを露光する場合では、フォトマスクに印刷された弾性表面波素子の電極パターンを精度よく圧電基板(弾性表面波素子としての電極を得るもの)に転写するために、フォトマスクと弾性表面波素子を複数個配置するウエハーの密着を良くすることが望ましい。そのためにマスクとウ工ハーの密着面を真空状態にし、密着時の真空度を上げることにより密着度を高めた製造工程の導入も行っている。 A part of the electrode formation process described above is a process in which the photomask and the piezoelectric substrate are brought into close contact with each other and exposed (UV: irradiated with ultraviolet rays) in the manufacturing process using the photoresist and the photomask as described above. Has been taken. When exposing an electrode pattern with a general photomask and a piezoelectric substrate in close contact with each other, the electrode pattern of the surface acoustic wave element printed on the photomask is accurately obtained as a piezoelectric substrate (an electrode as a surface acoustic wave element is obtained). It is desirable to improve the close contact between a photomask and a wafer on which a plurality of surface acoustic wave elements are arranged. For this purpose, a manufacturing process has been introduced in which the contact surface between the mask and the woofer is in a vacuum state and the degree of contact is increased by increasing the degree of vacuum during contact.
しかしながら、フォトマスクと圧電基板とを密着させたとき、ウエハー自体の反りの問題や、フォトマスクと圧電基板との熱膨張係数の違いにより、フォトマスクと圧電基板との密着性(密着性の不十分さを要因とするうねり)の影響により密着性にバラツキが生じることから、UVを照射したときに密着性がひとつのウエハー上で不均一であった場合などでは干渉縞が生じるおそれがある。そのため、電極パターンの転写精度にバラツキが生じ、電気的特性、ウエハー面内周波数にバラツキが生じると言った課題が発生する。 However, when the photomask and the piezoelectric substrate are brought into close contact, the adhesion between the photomask and the piezoelectric substrate (non-adhesiveness) is caused by the problem of warpage of the wafer itself and the difference in thermal expansion coefficient between the photomask and the piezoelectric substrate. Since the adhesiveness varies due to the influence of sufficient undulation), interference fringes may occur when the adhesiveness is not uniform on one wafer when UV is irradiated. For this reason, variations occur in the transfer accuracy of the electrode pattern, and there arises a problem that the electrical characteristics and the in-wafer in-plane frequency vary.
そこで上述の課題を解決するために、弾性表面波装置を構成するウエハー上に配置された弾性表面波素子に電極を形成するために用いるフォトマスクにおいて、圧電基板の主面と該フォトマスクとを密着させた状態で該圧電基板の主面と該フォトマスクとに間隔を空けることで、該圧電基板と該フォトマスクとの間を真空引きすることを特徴とするフォトマスク。 Therefore, in order to solve the above-described problems, in a photomask used for forming electrodes on a surface acoustic wave element disposed on a wafer constituting a surface acoustic wave device, the main surface of the piezoelectric substrate and the photomask are A photomask characterized in that a vacuum is drawn between the piezoelectric substrate and the photomask by leaving a space between the main surface of the piezoelectric substrate and the photomask in a state of being in close contact with each other.
要するに、フォトマスクと圧電基板とを密着させたとき、ウエハー自体の反りの問題や、フォトマスクと圧電基板との熱膨張係数の違いにより、フォトマスクと圧電基板との密着性(密着性の不十分さを要因とするうねり)の影響により密着性にバラツキが生じることから、フォトマスクに接する面のフォトマスクパターンの間に複数の溝部を形成したり、あるいは、フォトマスクに接する面のフォトマスクパターンを形成するパターンニング厚みを1.5〜2.0倍に厚くすることで、フォトマスクに印刷された弾性表面波素子の電極パターンを精度よく圧電基板(弾性表面波素子としての電極を得るもの)に転写するための工程に用いられる、フォトマスクと弾性表面波素子の密着を良くための真空引き時の効果を高めることにより従来の課題を解決する。 In short, when the photomask and the piezoelectric substrate are brought into close contact with each other, the adhesion between the photomask and the piezoelectric substrate (adhesion failure) due to the problem of warpage of the wafer itself and the difference in thermal expansion coefficient between the photomask and the piezoelectric substrate. Adhesion varies due to the influence of sufficient waviness). Therefore, a plurality of grooves are formed between the photomask patterns on the surface in contact with the photomask, or the photomask on the surface in contact with the photomask. By increasing the patterning thickness to form the pattern by 1.5 to 2.0 times, the electrode pattern of the surface acoustic wave element printed on the photomask is accurately obtained from the piezoelectric substrate (the electrode as the surface acoustic wave element is obtained). Conventionally, by increasing the effect of evacuation to improve the adhesion between the photomask and the surface acoustic wave element used in the process for transferring To solve the problems.
以上のように本発明は、圧電基板とフォトマスク相互の密着性を上げることにより、レジスト膜を露光処理する際の密着性をも向上することにより、フォトマクスに印刷してある電極パターンをひとつの圧電基板ウエハー上に複数個配置する弾性表面波素子としての電極パターンに転写することで、ひとつのウエハー面内での電気的特性のバラツキが少なくなり、周波数の面内分布も安定させることができる。その結果、製造工程における歩留まりの改善と、単位時間あたりの生産数量を向上することで、製造単価を安価にし、品質維持を実現することができる。 As described above, the present invention increases the adhesion between the piezoelectric substrate and the photomask, thereby improving the adhesion when the resist film is subjected to the exposure process, so that one electrode pattern printed on the photomask can be obtained. By transferring to a plurality of electrode patterns as surface acoustic wave elements arranged on a piezoelectric substrate wafer, variation in electrical characteristics within one wafer surface can be reduced, and the in-plane frequency distribution can be stabilized. it can. As a result, by improving the yield in the manufacturing process and increasing the production quantity per unit time, the manufacturing unit price can be reduced and the quality can be maintained.
以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。なお、実施例の説明の中では電極パターンは概念的な表現をしているが、実際の電極パターンは弾性表面波素子の櫛形励振電極や、反射器電極に代わるものである。また、エッチングにより電極形成を行う実施例として記述しているが、電極を形成するにあたりリフトオフ法を用いた場合であっても、同様の機能と効果を奏するものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same numerals indicate the same objects. In the description of the embodiments, the electrode pattern is conceptually expressed, but the actual electrode pattern is a substitute for the comb-shaped excitation electrode or the reflector electrode of the surface acoustic wave element. Moreover, although described as an embodiment in which the electrode is formed by etching, the same function and effect are exhibited even when the lift-off method is used in forming the electrode.
本発明は、圧電基板の表面にレジスト膜8を設け、前記圧電基板の表面上にフォトマスク4を密接して前記レジスト膜8を露光処理し、その後圧電基板の表面上に電極膜を形成し、次にこの表面上のレジスト膜8を除去する弾性表面波素子2の電極パターン3工程で用いるフォトマスク4に特徴を有するものである。
In the present invention, a
図1は厚さ300〜500μmの水晶、四ホウ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電基板1を示しており、この圧電基板1の表面側(主面側で、電極パターンを配置し弾性表面波を伝搬させる面)には膜厚0.05〜1.5μmのアルミ材料を施し、その上に厚さ0.1〜2.0μmの有機高分子からなるレジスト膜8が設けられている。この状態で、圧電基板1の表面上に石英ガラス(SiO2)等の光透過性を有する板にクロム等からなる遮光膜をパターニング11したフォトマスク4を圧電基板1に密接するように設置する。
FIG. 1 shows a
そして、このフォトマスク4の開口部7を介して光(UV:紫外線)を照射し、その後、現像処理を行う。その結果、図2に示すような圧電基板1の表面にはフォトマスク4の開口部7と同じ形状のレジストパターン凹部9が形成される。
Then, light (UV: ultraviolet) is irradiated through the opening 7 of the photomask 4 and thereafter development processing is performed. As a result, a resist pattern recess 9 having the same shape as the opening 7 of the photomask 4 is formed on the surface of the
ここで、本発明の特徴であるフォトマスク4について説明する。上述の工程で圧電基板のウエハー1上に配置する弾性表面波素子2の電極パターン3を形成するが、このとき、フォトマスク4とウエハー1とを密着した状態でUVを照射する必要がある。しかしながら、フォトマスク4はそれ自体の反りを考慮して厚みとしても2.3μmあり、圧電基板と熱膨張のささいな違いなどから、密着性を欠く場合もある。
Here, the photomask 4 which is a feature of the present invention will be described. The
そこで図3に示すフォトマスク4の一部分を拡大した斜視図に示すように、フォトマスク4と圧電基板とを真空状態にすることで密着性を向上するフォトマスク4構造が考えられた。図3(a)に示すのは、弾性表面波素子2に形成すべく電極間のフォトマスク4側を削り取ってしまう状態を示した部分断面図である。そして、図3(b)は、クロム等からなる遮光膜をパターニング11する際のパターニング11の厚みを厚くした状態を示した断面図である。
Therefore, as shown in an enlarged perspective view of a part of the photomask 4 shown in FIG. 3, a photomask 4 structure that improves the adhesion by bringing the photomask 4 and the piezoelectric substrate into a vacuum state has been considered. FIG. 3A is a partial cross-sectional view showing a state in which the photomask 4 side between the electrodes is scraped to be formed in the surface
図3(a)と図3(b)で示すフォトマスク4を用いて、圧電基板を密着させて真空状態にしたときを想定した図を図4に示すが、フォトマスクと圧電基板との間に従来のマスクより隙間を確保できることから、真空状態にする工程での真空引き効果を向上することができることで、パターンニング精度を向上することができる。ここで、真空状態にする前のフォトマスクと圧電基板との隙間は1000Åである。本発明の大きな特徴は、圧電基板をパターンニングするときには必ずと言って反りをともなってしまう。従来の工程ではフォトマスクでは反りを強制的に修正するだけの真空圧が得られないことから、本発明ではフォトマスクと圧電基板との間に充分な隙間を確保することで、フォトマスクと圧電基板との間での真空圧を確保することができ、圧電基板に対するパターンニングを均一に処理することができる。 FIG. 4 is a view assuming that the photomask 4 shown in FIGS. 3A and 3B is used and the piezoelectric substrate is brought into close contact with each other to be in a vacuum state. In addition, since a gap can be secured compared with the conventional mask, the patterning accuracy can be improved by improving the evacuation effect in the vacuuming step. Here, the gap between the photomask and the piezoelectric substrate before the vacuum state is 1000 mm. A major feature of the present invention is that it is always warped when patterning a piezoelectric substrate. In the conventional process, a vacuum pressure sufficient to forcibly correct the warp cannot be obtained with a photomask. Therefore, in the present invention, a sufficient gap is secured between the photomask and the piezoelectric substrate, so that the photomask and the piezoelectric substrate are secured. A vacuum pressure between the substrate and the substrate can be ensured, and patterning for the piezoelectric substrate can be processed uniformly.
本発明の溝部5形成を施したフォトマスク4を用いることで、ウエハー1との密着性を向上することで、密接対象物間での反り、うねり、あるいは熱膨張係数の差異といった物理的な要因や影響を緩和する効果を得ることとなり、ウエハー1上に配置される弾性表面波素子2については、電極パターン3の転写精度が向上することから、同一ウエハー1面内での電気的特性のバラツキが少なくなり、周波数の面内分布も安定させることができる。周波数の面内分布は図5に示す。
By using the photomask 4 on which the groove 5 of the present invention is formed, the adhesiveness with the
図5は横軸に規格化周波数のバラツキ量と縦軸に各周波数の分散量を示したグラフで、図5(a)は本発明のフォトマスク4を用いて得た周波数分布で、図5(b)は従来のフォトマスク4を用いて得た周波数分布である。図から分かるように、周波数のバラツキは本発明により中心へと分布推移が集まっていることから、ひとつのウエハー1に形成する弾性表面波素子2の位置的(場所的)な電極パターン3の転写バラツキを改善することがわかる。この工程での善し悪しは、実際の弾性表面波素子となった場合には、通過帯域のリップルや通過帯域幅のバラツキも向上できる。
FIG. 5 is a graph in which the horizontal axis indicates the variation amount of the normalized frequency and the vertical axis indicates the dispersion amount of each frequency. FIG. 5A is a frequency distribution obtained by using the photomask 4 of the present invention. (B) is a frequency distribution obtained using the conventional photomask 4. As can be seen from the figure, since the variation in frequency is distributed to the center according to the present invention, the positional (local)
1 ウエハー
2 弾性表面波素子
3 電極パターン
4 フォトマスク
5 溝部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
圧電基板の主面と該フォトマスクとを密着させた状態で該圧電基板の主面と該フォトマスクとに間隔を空け、該圧電基板と該フォトマスクとの間の空気を真空引きすることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。 In a method for manufacturing a surface acoustic wave element, an electrode is formed using a photomask on a surface acoustic wave element disposed on a wafer constituting the surface acoustic wave device.
A space is provided between the main surface of the piezoelectric substrate and the photomask in a state where the main surface of the piezoelectric substrate and the photomask are in close contact with each other, and the air between the piezoelectric substrate and the photomask is evacuated. A method for manufacturing a surface acoustic wave device.
圧電基板の主面と該フォトマスクとを密着させた状態で該圧電基板の主面と該フォトマスクとに間隔を空け、圧電基板の主面と該フォトマスクとの密接状態を確保するために、該フォトマスク上に配置するフォトマスクパターンの間に複数の溝部を形成したことを特徴とするフォトマスク。
In a photomask used for forming an electrode on a surface acoustic wave element disposed on a wafer constituting a surface acoustic wave device,
In order to ensure a close contact between the main surface of the piezoelectric substrate and the photomask with a gap between the main surface of the piezoelectric substrate and the photomask in a state where the main surface of the piezoelectric substrate and the photomask are in close contact with each other A photomask comprising a plurality of grooves formed between photomask patterns arranged on the photomask.
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